KR102003598B1 - 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크, 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

포토마스크를 사용한 노광 공정에 있어서, 미광의 발생 리스크를 저감할 수 있는 포토마스크의 제조 방법을 제공한다.
투명 기판 상의 차광막 및 반투광막을 각각 패터닝하여 형성된, 투광부, 반투광부 및 차광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는, 포토마스크의 제조 방법에 있어서, 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝하여 차광막 패턴을 형성하는, 차광막 패터닝 공정과, 차광막 패턴을 포함하는 투명 기판 상에 반투광막을 형성하는, 반투광막 형성 공정과, 반투광막, 또는 반투광막과 차광막을 부분적으로 제거하여 투광부를 형성하는, 투광부 형성 공정과, 차광막 패턴 상의 반투광막을 제거하는, 반투광막 제거 공정을 갖고, 반투광막 제거 공정에 있어서는, 반투광부로 되는 영역에 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴은, 반투광부와 차광부가 인접하는 부분에 있어서, 차광부측에, 소정 치수의 마진을 더한 치수를 갖는다.

Description

포토마스크의 제조 방법, 포토마스크, 및 표시 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK, PHOTOMASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 패널이나 유기 EL(일렉트로루미네센스) 패널로 대표되는 표시 장치의 제조에 유용한 포토마스크 및 그 제조 방법, 그리고 당해 포토마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막을 패터닝하여 이루어지는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크가 알려져 있다. 반투광막은, 포토마스크의 노광에 사용하는 노광광을 일부 투과하는 막이다. 이 반투광막을 포함하는 전사용 패턴에 따르면, 피전사체 상의 레지스트막을 감광 및 현상하였을 때 형성되는, 레지스트 패턴의 막 두께나 형상을 원하는 상태로 제어할 수 있다. 이러한 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크는, 반도체 장치 외, 상기 표시 장치의 제조에도 유용하게 사용된다.

상기와 같은 포토마스크에는, 하기 특허문헌 1, 2에 기재된 다계조 포토마스크가 포함된다. 다계조 포토마스크는 계조를 갖는 포토마스크이며, 그레이톤 마스크라고도 불린다. 또한, 반투광부를 구비하는 다른 포토마스크로서는, 노광광의 위상을 반전시키는 위상 시프트막을 사용하여, 포토마스크를 투과한 광의 간섭 작용을 이용함으로써, 해상성이나 초점 심도를 향상시키는, 위상 시프트 마스크가 있다.

일본 특허 공개 제2005-257712호 공보 일본 특허 공개 제2007-114759호 공보

다계조 포토마스크의 전사용 패턴은, 차광부, 투광부 및 반투광부와 같은, 광투과율이 상이한 3개 이상의 부분을 갖고, 이에 의해 복수의 잔막 두께를 갖는 레지스트 패턴을 피전사체 상에 형성하려고 하는 것이다. 이 레지스트 패턴은, 피전사체 상에 형성된 박막의 가공 시에, 에칭 마스크로서 이용된다. 그 경우, 레지스트 패턴을 사용하여 제1 에칭을 행하고, 이어서 레지스트 패턴을 막 감소시키면, 막 감소 후의 레지스트 패턴은 제1 에칭 시와는 상이한 형상으로 된다. 이 때문에, 제1 에칭과는 상이한 형상의 에칭 마스크를 사용하여 제2 에칭을 행하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 다계조 포토마스크는, 복수매의 포토마스크에 상당하는 기능을 갖는 포토마스크라고도 할 수 있는 것이며, 주로 표시 장치의 제조에 필요한 포토마스크의 매수를 저감할 수 있는 것으로서, 생산 효율의 향상에 기여하고 있다.

상기 특허문헌 1, 2에 기재된 다계조 포토마스크는, 투명 기판이 노출된 투광부, 차광막을 사용한 차광부 외에, 노광광을 일부 투과하는 반투광막을 사용한 반투광부를 구비하는 전사용 패턴을 갖는다. 따라서, 예를 들어 반투광부의 광투과율이나 투과광에 대한 위상 특성 등을 적절히 제어함으로써, 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 부분적인 두께나, 그의 단면 형상 등을 변화시킬 수 있을 것이라고 생각된다. 따라서, 다계조 포토마스크를 설계할 때에는, 노광 시에 사용하는 광(노광광)에 대한 원하는 투과율이나 위상 특성을 설정하고, 이것에 적합한 막재료나 막 두께를 선택하여 성막 조건을 조정함으로써, 원하는 광 특성을 갖는 다계조 포토마스크로 할 수 있다.

그런데, 특허문헌 1에는, 이하의 방법으로 제조되는 다계조 포토마스크(그레이톤 마스크)가 기재되어 있다(도 7 및 도 8 참조).

우선, 도 7의 (a)에 도시하는 포토마스크 블랭크(100)를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크(100)는, 투명 기판(101) 상에 차광막(102)을 형성하고, 그 위에 포지티브형 레지스트를 도포하여 레지스트막(103)을 형성한 것이다.

이어서, 레이저 묘화기 등을 사용하여 레지스트막(103)에 묘화(제1 묘화)한 후, 현상한다. 이에 의해, 반투광부에 대응하는 영역(A 영역)에서는 레지스트막(103)이 제거된다. 또한, 차광부에 대응하는 영역(B 영역) 및 투광부에 대응하는 영역(C 영역)에는, 레지스트막(103)의 잔존에 의해 레지스트 패턴(103a)이 형성된다(도 7의 (b) 참조).

이어서, 레지스트 패턴(103a)을 마스크로 하여, 차광막(102)을 에칭(제1 에칭)함으로써, 차광부에 대응하는 영역(B 영역) 및 투광부에 대응하는 영역(C 영역)에 차광막 패턴(102a)을 형성한다(도 7의 (c) 참조).

이어서, 차광막 패턴(102a)을 덮고 있는 레지스트 패턴(103a)을 제거한다(도 7의 (d) 참조). 이에 의해, 차광막 패턴 구비 기판이 얻어진다.

여기까지가 1회째 포토리소그래피 공정(묘화, 현상, 에칭)으로 되며, 이 단계에서 반투광부에 대응하는 영역(A 영역)이 획정된다.

이어서, 상기 차광막 패턴 구비 기판의 전체면에 반투광막(104)을 성막한다(도 7의 (e) 참조). 이에 의해, A 영역의 반투광부가 형성된다.

이어서, 반투광막(104)의 전체면에 포지티브형 레지스트를 도포하여 레지스트막(105)을 형성한다(도 8의 (f) 참조).

이어서, 레지스트막(105)에 묘화(제2 묘화)한 후, 현상한다. 이에 의해, 투광부에 대응하는 영역(C 영역)에서는 레지스트막(105)이 제거된다. 또한, 차광부에 대응하는 영역(B 영역) 및 반투광부에 대응하는 영역(A 영역)에는, 레지스트막(105)의 잔존에 의해 레지스트 패턴(105a)이 형성된다(도 8의 (g) 참조).

이어서, 레지스트 패턴(105a)을 마스크로 하여, 반투광막(104)과 차광막 패턴(102a)을 에칭(제2 에칭)함으로써, 투광부에 대응하는 영역(C 영역)에서 투명 기판(101)을 노출시킨다(도 8의 (h) 참조). 이에 의해, 차광부에 대응하는 영역(B 영역)에는 차광막 패턴(102b)이 형성되고, 반투광부에 대응하는 영역(A 영역) 및 차광부에 대응하는 영역(B 영역)에는 반투광막 패턴(104a)이 형성된다. 또한, 제2 에칭 공정에서는, 반투광막(104)과 차광막(102)을 서로 에칭 특성이 동일하거나 또는 근사한 재료로 형성해 둠으로써, 2개의 막을 연속적으로 에칭하는 것이 가능하다.

이어서, 반투광막 패턴(104a)을 덮고 있는 레지스트 패턴(105a)을 제거한다(도 8의 (i) 참조).

이상으로, 다계조 포토마스크(그레이톤 마스크)(110)가 완성된다.

이와 같이, 특허문헌 1에 기재된 제조 방법에서는, 2회의 포토리소그래피 공정(묘화, 현상, 에칭)에 의해, 차광막(102) 및 반투광막(104)이 각각 패터닝되어, 차광부, 투광부 및 반투광부를 구비하는 전사용 패턴이 형성된다. 이 전사용 패턴을 갖는 다계조 포토마스크(110)는, 도 8의 (i)에 도시하는 바와 같이, 차광부로 되는 B 영역의 전역이, 차광막과 반투광막의 적층막으로서 형성되어 있다.

한편, 특허문헌 2에는, 도 10의 (l)에 도시하는 다계조 포토마스크(계조를 갖는 포토마스크)가 기재되어 있다. 이 포토마스크(200)에서는, 투명 기판(201) 상에 차광 영역, 반투명 영역 및 투과 영역이 혼재한다. 차광 영역에는, 차광막(214)과 반투명막(213)이 이 순서대로 적층되어 존재하고, 반투명 영역에는, 반투명막(213)만이 존재한다. 반투명막(213)은, 노광광에 대하여 반사 방지 기능을 갖는다. 투명 영역은, 차광막(214)과 반투명막(213)의 어느 것도 존재하지 않는 영역이다.

이하에, 특허문헌 2에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 대하여, 도 9 및 도 10을 사용하여 설명한다.

우선, 도 9의 (a)에 도시하는 포토마스크 블랭크(203)를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크(203)는, 투명 기판(201) 상에 차광막(202)을 형성한 것이다.

이어서, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 차광막(202) 상에 레지스트를 도포함으로써, 레지스트막(204)을 형성한다.

이어서, 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이, 레이저광 등의 에너지선(205)으로 차광막(202) 상의 레지스트막(204)에 패턴 묘화를 행한다.

이어서, 도 9의 (d)에 도시하는 바와 같이, 레지스트막(204)을 소정의 현상액으로 현상한 후, 린스함으로써, 레지스트 패턴(206)을 형성한다.

이어서, 도 9의 (e)에 도시하는 바와 같이, 레지스트 패턴(206)의 개구부에 노출되어 있는 차광막(202)을 에칭함으로써, 차광막 패턴(207)을 형성한다.

이어서, 도 9의 (f)에 도시하는 바와 같이, 차광막 패턴(207)을 덮고 있는 레지스트 패턴(206)을 제거한다. 이에 의해, 차광막 패턴 구비 기판(208)이 얻어진다.

이어서, 도 9의 (g)에 도시하는 바와 같이, 차광막 패턴 구비 기판(208)의 전체면에, 반투명막(209)을 성막한다.

이어서, 도 10의 (h)에 도시하는 바와 같이, 반투명막(209) 상에 레지스트를 도포함으로써, 레지스트막(210)을 형성한다.

이어서, 도 10의 (i)에 도시하는 바와 같이, 레이저광 등의 에너지선(211)으로 반투명막(209) 상의 레지스트막(210)에 패턴 묘화를 행한다.

이어서, 도 10의 (j)에 도시하는 바와 같이, 레지스트막(210)을 소정의 현상액으로 현상한 후, 린스함으로써, 레지스트 패턴(212)을 형성한다.

이어서, 도 10의 (k)에 도시하는 바와 같이, 레지스트 패턴(212)으로부터 노출되어 있는 반투명막(209)과 그 아래의 차광막 패턴(207)을 에칭함으로써, 반투명막 패턴(213)과 차광막 패턴(214)을 형성한다.

이어서, 도 10의 (l)에 도시하는 바와 같이, 차광막 패턴(214) 상에 잔존하고 있는 레지스트 패턴(212)을 제거한다. 이에 의해, 계조를 갖는 포토마스크(200)가 얻어진다.

이상의 제조 방법에서는, 1회째 마스크 패턴 제판에 의해 차광막(202)을 패터닝하고, 2회째 마스크 패턴 제판에 의해 반투명막(209)과 차광막(202)을 패터닝함으로써, 상층의 반투명막 패턴(213)과 하층의 차광막 패턴(207)의 위치를 맞추고 있다. 또한, 차광막(202)의 표면 반사를 방지하는 수단이 없는 포토마스크 블랭크(203)를 사용하고 있다. 한편, 차광막 상에 저반사층이 미리 형성되어 있는 범용의 포토마스크 블랭크를 사용하는 경우에는, 우선, 차광막 상의 저반사막을 모두 에칭에 의해 제거하여, 차광막이 노출된 기판을 얻은 후, 상기 1회째 포토리소그래피 공정을 행하도록 하고 있다.

그러나, 본 발명자가 검토한바, 상기 특허문헌 1, 2에 기재된 다계조 포토마스크에는, 각각 해결해야 할 기술 과제가 있음이 밝혀졌다.

특허문헌 1에 기재된 다계조 포토마스크는, 투명 기판이 노출되는 투광부, 투명 기판 상에 반투광막이 형성되어 이루어지는 반투광부, 및 투명 기판 상에 차광막과 반투광막이 이 순서대로 적층되어 있는 차광부를 갖는다.

포토마스크에 사용하는 차광막에는, 대부분의 경우, 그의 표면측에 반사 방지층이 형성되어 있다. 이것은, 포토마스크의 제조 공정이나, 포토마스크를 사용한 노광 공정에 있어서, 불필요한 광반사를 억제하기 위함이다. 예를 들어, 포토마스크의 제조 공정에 있어서는, 묘화광의 반사를 억제함으로써, 패턴의 치수(CD; Critical Dimension) 정밀도를 높이고 있다. 또한, 포토마스크를 사용한 노광 공정(예를 들어 노광광의 파장 λ=365 내지 436nm)에 있어서는, 노광광의 반사를 억제함으로써, 노광 장치 내에서의 미광의 발생에 기인한 전사성의 열화를 방지하고 있다. 바꿔 말하면, 차광막의 표면측에 형성되는 반사 방지층은, 이러한 광학 기능을 발휘하는 데 적절한 광학 물성(굴절률 n, 소쇠 계수 k)이나 막 두께가 조정된 것으로 된다.

그런데, 특허문헌 1에 기재된 포토마스크에서는, 차광막 상에 반투광막을 적층하여 차광부를 형성하고 있다. 이 때문에, 차광막의 표면측에 반사 방지층이 형성되어 있어도, 그 위에 존재하는 반투광막에 의해, 광의 반사, 간섭의 거동이 변해 버리기 때문에, 상기와 같이 조정된 반사 방지 기능이 충분히 살려지지 않는다고 하는 난점이 있다.

한편, 특허문헌 2에 기재된 포토마스크에는, 노광광에 대하여 반사 방지 기능을 갖는 반투명막을 사용하고 있다. 단, 이 경우에도 다음과 같은 과제가 있다.

반투명막은, 노광광에 대한 반사율뿐만 아니라, 그 투과율에 있어서도, 용도에 따른 원하는 수치를 가질 필요가 있다. 일반적으로, 반투명막에 요구되는 광투과율은, 용도에 따라, 혹은 마스크 유저가 적용하는 가공 조건에 따라 상이하며, 그 범위는 5 내지 60％ 정도에 달한다. 따라서, 특정한 용도에 대하여 원하는 사양을 갖는 포토마스크를 얻으려고 하면, 노광광에 대한 반사율뿐만 아니라 투과율의 값도 조정할 필요가 있다.

그러나, 노광광에 대한 투과율을 원하는 값으로 하기 위해, 반투명막의 막 두께를 바꾸면, 투과율뿐만 아니라 반사율의 값도 바뀌어 버린다. 이 때문에, 투과율과 반사율의 쌍방을 독립적으로 원하는 값으로 설정하는 것이 용이하지는 않다. 더 부언하면, 반투명막의 막 두께를 바꾸면, 반투명막의 위상 특성도 바뀌어 버린다. 이 때문에, 노광에 의해 얻으려고 하는 전자 디바이스의 종류나 정밀도에 따라서는, 위상 시프트 작용에 의한 광의 간섭에 영향을 받아, 양호한 전사성이 얻어지지 않을 가능성이 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, 반투명막의 광투과율과 광반사율의 제어에 관하여, 각 막질의 조정 및 그 두께의 선택에 의해 실현하는 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 스퍼터링 조건을 바꾸고, 약간의 첨가물을 첨가하거나, 혹은 그 밀도를 바꾸고, 결정성(입경)을 바꾸고, 막 중에 보이드(기포)를 섞어 넣거나 하여, 외관 상의 n(굴절률), k(소쇠 계수: Extinction Coefficient)를 조정하는 것으로 되어 있다.

그러나, 포토마스크에 적용하는 막으로서 원하는 물성을 갖는 막을 새롭게 얻는 것은, 결코 용이하지는 않다. 애당초 포토마스크의 광학막으로서 최저한의 특성을 만족하는 것을 알아내는 것 자체가, 일정한 개발 노력을 요한다. 예를 들어, 어떠한 광학막에 관하여, 스퍼터링 등의 성막 조건 하에서 결함을 발생시키기 어려운 가스종이나 가스 유량을 알아내어도, 그 성막 조건에서 형성된 막에 대하여, 다종의 요구 사양, 예를 들어 약품 내성, 에칭 특성, 내광성, 레지스트와의 밀착성 등을 충족시킬 필요가 있다. 이 때문에, 원하는 물성을 갖는 신규의 막을 알아내기 위해서는, 많은 조건 하에서의 시행 착오는 피할 수 없다. 게다가, 개개의 제품에 있어서, 마스크 유저가 원하는 광투과율이나 위상 특성을 만족시키는, 양호한 n값, k값을 갖는 막을, 새로운 포토마스크 제품을 제조할 때마다 알아낸다는 것은, 현실적이라고 말하기 어렵다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 제조 방법에서는, 전술한 바와 같이, 차광막 상에 저반사층이 미리 형성되어 있는 범용의 포토마스크 블랭크를 사용하는 경우, 우선, 차광막 상의 저반사막을 모두 에칭에 의해 제거하고 있다. 이 때문에, 포토마스크 블랭크에 최초의 묘화를 행할 때, 차광막의 표면에는 묘화광의 반사를 억제하는 수단이 존재하지 않는다. 따라서, 묘화 시의 치수 정밀도(소위 CD 특성)가 충분히 얻어지지 않을 리스크가 있다. 레이저 묘화 장치를 사용하는 많은 FPD(Flat Panel Display)용 묘화 장치는, 묘화광으로서 410 내지 420(nm) 정도의 파장광을 사용한다. 가령, 반사 방지 효과가 없는 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크에 묘화를 행하게 되면, 묘화 시에 레지스트막 내에서 입사광과 반사광의 간섭에 의한 정재파가 발생할 우려가 있다. 그 결과, 묘화 후의 현상에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 단면에 바람직하지 않은 요철이 발생하는 경우가 있다. 그 경우에는, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 에칭할 때, 차광막의 치수 정밀도(CD)를 열화시킨다는 문제가 발생한다.

차광막 표면에 반사 방지 기능이 마련되지 않고, 광반사율이 30％를 초과하는 경우를 상정하여, 본 발명자는, 포토마스크 블랭크 등의 포토마스크 기판에 있어서 발생하는, 광반사의 문제를 저감하는 데 착안하였다.

본 발명의 목적은, 포토마스크를 사용한 노광 공정에 있어서, 미광의 발생 리스크를 저감할 수 있는 포토마스크의 제조 방법, 및 포토마스크를 제공하는 데 있다.

(제1 형태)

본 발명의 제1 형태는,

투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부, 반투광부 및 차광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는, 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝하여 차광막 패턴을 형성하는, 차광막 패터닝 공정과,

상기 차광막 패턴을 포함하는 상기 투명 기판 상에 반투광막을 형성하는, 반투광막 형성 공정과,

상기 반투광막, 또는 상기 반투광막과 상기 차광막을 부분적으로 제거하여 상기 투광부를 형성하는, 투광부 형성 공정과,

상기 차광막 패턴 상의 상기 반투광막을 제거하는, 반투광막 제거 공정을 갖고,

상기 반투광막 제거 공정에 있어서는, 상기 반투광부로 되는 영역에 레지스트 패턴을 형성하고,

상기 레지스트 패턴은, 상기 반투광부와 상기 차광부가 인접하는 부분에 있어서, 상기 차광부측에, 소정 치수의 마진을 더한 치수를 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

(제2 형태)

본 발명의 제2 형태는,

투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부, 반투광부 및 차광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는, 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝하여 차광막 패턴을 형성하는, 차광막 패터닝 공정과,

상기 차광막 패턴을 포함하는 상기 투명 기판 상에 반투광막을 형성하는, 반투광막 형성 공정과,

상기 반투광막을 패터닝함으로써, 상기 투광부를 형성함과 함께, 상기 차광막 패턴 상의 상기 반투광막을 제거하는, 투광부 형성 공정을 갖고,

상기 투광부 형성 공정에 있어서는, 상기 반투광부로 되는 영역에 레지스트 패턴을 형성하고,

상기 레지스트 패턴은, 상기 반투광부와 상기 차광부가 인접하는 부분에 있어서, 상기 차광부측에, 소정 치수의 마진을 더한 치수를 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

(제3 형태)

본 발명의 제3 형태는,

상기 마진의 치수를 M1(㎛)이라고 할 때, 0.2<M1인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 또는 제2 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제4 형태)

본 발명의 제4 형태는,

상기 마진의 치수를 M1(㎛)로 하고, 상기 반투광부와 인접하는 상기 차광부의 치수가 S(㎛)일 때, 0.2<M1≤0.7S인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제3 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제5 형태)

본 발명의 제5 형태는,

상기 차광막은, 표면측에 반사 방지층을 갖고, 상기 차광막의, 노광광의 대표 파장에 대한 광반사율이 30％ 미만인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제4 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제6 형태)

본 발명의 제6 형태는,

상기 차광막과 상기 반투광막을 적층하였을 때의, 노광광의 대표 파장에 대한 광반사율이 35％ 이상인 것을 특징으로 하는, 상기 제5 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제7 형태)

본 발명의 제7 형태는,

상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 에칭제로 에칭 가능하고, 또한 상기 반투광막의 에칭 소요 시간 HT와 상기 차광막의 에칭 소요 시간 OT의 비는, HT:OT가 1:3 내지 1:20인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제6 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제8 형태)

본 발명의 제8 형태는,

상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 에칭제로 에칭 가능하고, 또한 상기 차광막의 평균 에칭 레이트 OR과 상기 반투광막의 에칭 레이트 HR의 비는, OR:HR이 1.5:1 내지 1:5인, 상기 제1 내지 제7 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제9 형태)

본 발명의 제9 형태는,

상기 반투광막은, 노광광의 대표 파장에 대하여, 3 내지 60％의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제8 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제10 형태)

본 발명의 제10 형태는,

투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부, 반투광부 및 차광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는, 포토마스크이며,

상기 투광부는, 상기 투명 기판의 표면이 노출되어 이루어지고,

상기 반투광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막이 형성되어 이루어지고,

상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 차광막이 형성됨과 함께, 상기 반투광부와 인접하는 에지를 따라, 상기 차광막 상에 상기 반투광막이 적층되는 마진부를 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.

(제11 형태)

본 발명의 제11 형태는,

상기 마진부의 치수를 M1(㎛)이라고 할 때, 0.2<M1인 것을 특징으로 하는, 상기 제10 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제12 형태)

본 발명의 제12 형태는,

상기 마진부의 치수를 M1(㎛)로 하고, 상기 반투광부와 인접하는 상기 차광부의 치수가 S(㎛)일 때, 0.2<M1≤0.7S인 것을 특징으로 하는, 상기 제10 또는 제11 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제13 형태)

본 발명의 제13 형태는,

상기 차광부에 있어서, 상기 마진부 이외의 영역은, 노광광의 대표 파장에 대한 광반사율이 30％ 미만인 것을 특징으로 하는, 상기 제10 내지 제12 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제14 형태)

본 발명의 제14 형태는,

상기 차광막과 상기 반투광막은 동일한 에칭제로 에칭 가능한, 상기 제10 내지 제13 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제15 형태)

본 발명의 제15 형태는,

상기 제1 내지 제9 형태 중 어느 하나에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크, 또는 상기 제10 내지 제14 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,

노광 장치를 사용하여 상기 포토마스크의 전사용 패턴을 노광함으로써, 피전사체 상에 상기 전사용 패턴을 전사하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 포토마스크를 사용한 노광 공정에 있어서, 미광의 발생 리스크를 저감할 수 있다.

도 1은, 표면막이 상이한 복수의 포토마스크 블랭크에 대한 광반사율을 그래프 형식으로 도시하는 도면이다.
도 2의 (a) 내지 (g)는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도(그 1)이다.
도 3의 (h) 내지 (m)은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도(그 2)이다.
도 4의 (a) 내지 (e)는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도(그 1)이다.
도 5의 (f) 내지 (i)는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도(그 2)이다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태에 관한 포토마스크의 구성을 도시하는 것이며, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 X-X 단면도이다.
도 7의 (a) 내지 (e)는, 제1 종래 기술에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도(그 1)이다.
도 8의 (f) 내지 (i)는, 제1 종래 기술에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도(그 2)이다.
도 9의 (a) 내지 (g)는, 제2 종래 기술에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도(그 1)이다.
도 10의 (h) 내지 (l)은, 제2 종래 기술에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도(그 2)이다.

본 발명자는, 상기 과제를 해소하기 위해, 예의 검토를 행하였다. 그리고, 그 검토 과정에 있어서, 투명 기판 표면의 막의 상태가 상이한, 포토마스크 블랭크의 광반사율에 관한 조사 및 검토를 행하였다.

도 1은, 복수의 상이한 포토마스크 블랭크에 대하여 본 발명자가 광반사율을 조사한 결과를 그래프 형식으로 도시하는 도면이다.

도 1에 있어서는, 그래프의 종축에 광의 반사율(％), 횡축에 광의 파장(nm)을 취하고 있다. 이 조사에서는 하기의 (1) 내지 (5)의 포토마스크 블랭크를 대상으로, 각각의 포토마스크 블랭크의 표면에 파장 250 내지 800nm의 광을 조사하여, 반사율을 측정하였다.

(1) 차광막 부착 포토마스크 블랭크

(2) 차광막 부착 포토마스크 블랭크+반투광막(에칭 시간: 0초)

(3) (2)+에칭(에칭 시간: 8초)

(4) (2)+에칭(에칭 시간: 10초)

(5) (2)+에칭(에칭 시간: 12초)

또한, 포토마스크를 사용한 노광 공정에서 사용하는 노광광의 파장은, 주로 300 내지 450nm이며, i선, h선 및 g선을 단독으로 사용하는 경우, 또는 이들 모두를 포함하는 365 내지 436nm의 파장 영역으로 하는 경우가 많다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어떠한 범위를 2개의 값으로 규정할 때 사용하는 「∼(내지)」의 기호는, 「하한값 이상이면서 상한값 이하」라는 의미를 갖는다.

상기 (1)의 포토마스크 블랭크는, 투명 기판 상에, 크롬(Cr)을 포함하는 차광막을 스퍼터링법에 의해 성막한 것이다. 차광막은 막 두께 1250Å, 재료를 CrOCN으로 하였다. 단, 차광막의 표층 부분에는, 막 두께 300Å의 Cr 화합물(조성 CrO)을 포함하는 반사 방지층이 형성되어 있다.

상기 (2)의 포토마스크 블랭크는, 상기 (1)의 포토마스크 블랭크의 차광막 상에, 크롬(Cr)을 포함하는 반투광막을 스퍼터링법에 의해 성막한 것이며, 구체적으로는 CrON을 포함하는 반투광막을 막 두께 300Å로 적층하여 성막한 것이다. 이 포토마스크 블랭크가 구비하는 반투광막은, 노광광의 대표 파장(여기서는 i선)에 대한 투과율이 17％(투명 기판의 투과율을 100％라고 함)이다.

상기 (3)의 포토마스크 블랭크는, 상기 (2)의 포토마스크 블랭크가 구비하는 반투광막을 저스트 에칭 시간인 8초로 에칭한 것이다. 반투광막의 에칭은, Cr용 에칭액을 사용하여 행하였다.

상기 (4)의 포토마스크 블랭크는, 상기 (2)의 포토마스크 블랭크가 구비하는 반투광막을 저스트 에칭 시간보다 2초 긴 10초로 에칭한 것이다.

상기 (5)의 포토마스크 블랭크는, 상기 (2)의 포토마스크 블랭크가 구비하는 반투광막을 저스트 에칭 시간보다 4초 긴 12초로 에칭한 것이다.

상기 (1)의 포토마스크 블랭크의 반사율을 보면, 상기 노광광의 파장 영역인 365 내지 436nm의 파장 영역에 있어서, 광의 반사가 충분히 억제되어 있다. 구체적으로는, 노광광의 파장 영역에 있어서의 광반사율이 20％를 하회하는 낮은 값을 나타내고 있으며, 특히 h선, g선에 대한 반사율은 15％를 하회하고 있다.

그런데, 상기 (2)의 포토마스크 블랭크의 반사율을 보면, 상기 (1)의 포토마스크 블랭크에 비하여, 250nm 내지 700nm 초과에 걸친 넓은 파장 영역에서 표면의 반사율이 상승하고 있다. 구체적으로는, 노광광의 파장 영역에 있어서의 광의 반사율이 35％ 이상을 나타내고 있으며, 특히 i선에 대한 반사율은 40％를 초과하고 있다.

상기 (3)의 포토마스크 블랭크의 반사율을 보면, 상기 (2)의 포토마스크 블랭크에 비하여, 250nm 내지 550nm의 파장 영역에서 표면의 반사율이 저하하고 있다. 구체적으로는, 노광광의 파장 영역에 있어서의 광의 반사율이 25％를 하회하고 있으며, 특히 i선에 대한 반사율은 20％를 하회하고 있다.

상기 (4)의 포토마스크 블랭크의 반사율을 보면, 상기 (3)의 포토마스크 블랭크에 비하여, 250nm 내지 800nm의 모든 파장 영역에서 표면의 반사율이 상승하고 있다. 구체적으로는, 노광광의 파장 영역에 있어서의 광의 반사율이 35％ 이하이기는 하지만, 30％를 초과하고 있다.

상기 (5)의 포토마스크 블랭크의 반사율을 보면, 상기 (4)의 포토마스크 블랭크에 비하여, 250nm 내지 800nm의 모든 파장 영역에서 표면의 반사율이 상승하고 있다. 구체적으로는, 노광광의 파장 영역에 있어서의 광의 반사율이 35％ 이상을 나타내고 있다.

상기 (2)의 포토마스크 블랭크의 반사율이 상기 (1)의 포토마스크 블랭크에 비하여 높아진 이유는, 차광막의 표면이 반투광막으로 덮임으로써, 차광막의 반사 방지층에 의한 반사 방지 효과가 거의 얻어지지 않게 되기 때문이라고 생각된다.

상기 (3)의 포토마스크 블랭크의 반사율이 상기 (2)의 포토마스크 블랭크에 비하여 낮아진 이유는, 반투광막의 에칭 시간에 저스트 에칭 시간을 적용하여 반투광막을 제거하고, 표면에 노출된 반사 방지층의 효과를 발휘시켰기 때문이라고 생각된다. 또한, 상기 (3)의 포토마스크 블랭크의 반사율이 상기 (1)의 포토마스크 블랭크와 동일하게 되지 않는 이유는, 반투광막을 스퍼터링법 등으로 성막할 때, 반투광막의 성분이 차광막 표층의 반사 방지층 내로 들어가, 그 후, 반투광막을 에칭으로 제거해도, 차광막의 상태가 성막 시와 완전히 동일한 상태로 되지 않기 때문이라고 생각된다.

상기 (4)의 포토마스크 블랭크의 반사율이 상기 (3)의 포토마스크 블랭크에 비하여 높아진 이유는, 반투광막의 에칭 시간에 저스트 에칭 시간보다 긴 시간(오버 에칭 시간)을 적용함으로써, 차광막의 표면이 손상을 받아, 그 표층부의 반사 방지층에 막 감소가 발생하였기 때문이라고 생각된다.

상기 (5)의 포토마스크 블랭크의 반사율이 상기 (4)의 포토마스크 블랭크에 비하여 높아진 이유는, 반투광막의 오버 에칭 시간이 더 길어짐으로써, 차광막의 표면이 보다 크게 손상을 받아, 반사 방지층의 막 감소가 더 진행되었기 때문이라고 생각된다.

이상의 검토 결과를 근거로 하여, 이하에 본 발명의 구체적인 실시 형태에 대하여 설명한다.

<제1 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 방법>

본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 방법은, 이하와 같다.

투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부, 반투광부 및 차광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는, 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝하여 차광막 패턴을 형성하는, 차광막 패터닝 공정과,

상기 차광막 패턴을 포함하는 상기 투명 기판 상에 반투광막을 형성하는, 반투광막 형성 공정과,

상기 반투광막, 또는 상기 반투광막과 상기 차광막을 부분적으로 제거하여 상기 투광부를 형성하는, 투광부 형성 공정과,

상기 차광막 패턴 상의 상기 반투광막을 제거하는, 반투광막 제거 공정을 갖고,

상기 반투광막 제거 공정에 있어서는, 상기 반투광부로 되는 영역에 레지스트 패턴을 형성하고,

상기 레지스트 패턴은, 상기 반투광부와 상기 차광부가 인접하는 부분에 있어서, 상기 차광부측에, 소정 치수의 마진을 더한 치수를 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.

도 2 및 도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도이다.

또한, 도면 중의 A 영역은 반투광부에 대응하는 영역, B 영역은 차광부에 대응하는 영역, C 영역은 투광부에 대응하는 영역이다. 바꾸어 말하면, A 영역은 반투광부의 형성 영역, B 영역은 차광부의 형성 영역, C 영역은 투광부의 형성 영역이다.

(포토마스크 블랭크 준비 공정)

우선, 도 2의 (a)에 도시하는 포토마스크 블랭크(1)를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크(1)는, 투명 기판(2) 상에 차광막(3)을 형성하고, 또한 차광막(3) 상에 제1 레지스트막(4)을 적층하여 형성한 것이다.

투명 기판(2)은, 석영 유리 등의 투명 재료를 사용하여 구성할 수 있다. 투명 기판(2)의 크기나 두께에 제한은 없다. 포토마스크 블랭크(1)가 표시 장치의 제조에 사용되는 것이라면, 한 변의 길이가 300 내지 2000mm, 두께가 5 내지 25mm 정도인 사각형의 주면을 갖는 투명 기판(2)을 사용할 수 있다.

차광막(3)은, 그의 표면측(투명 기판(2)과 반대측)의 표층 부분에 반사 방지층(도시하지 않음)을 구비하고 있다. 노광광의 대표 파장에 대한 차광막(3)의 광반사율은, 바람직하게는 30％ 미만, 보다 바람직하게는 25％ 이하이다. 더욱 바람직하게는, 노광광의 대표 파장(예를 들어 i선)에 대한 차광막(3)의 반사율은 20％ 이하이다. 또한, i선, h선, g선 모두에 대하여 25％ 이하의 반사율인 것이 바람직하다. 또한, 포토마스크의 제조 공정에 있어서 사용하는 묘화광(파장 410 내지 420nm)에 대한 차광막(3)의 반사율에 대해서도, 바람직하게는 30％ 미만, 보다 바람직하게는 25％ 이하이다. 차광막(3)은 Cr 또는 Cr 화합물을 포함하는 막이며, 그의 막 두께는 1000 내지 1500Å, 그의 OD(광학 농도)는 3 이상이다. 차광막(3)에 있어서의 반사 방지층의 두께는 200 내지 400Å 정도이다. 차광막(3)의 성막 방법으로는, 예를 들어 스퍼터링법 등 공지된 방법을 사용할 수 있다.

제1 레지스트막(4)은, EB(electron beam) 레지스트, 포토레지스트 등을 사용하여 형성하는 것이 가능하다. 여기서는 일례로서 포토레지스트를 사용하기로 한다. 제1 레지스트막(4)은, 차광막(3) 상에 포토레지스트를 도포함으로써 형성할 수 있다. 포토레지스트는 포지티브형, 네거티브형의 어느 것이어도 되지만, 여기서는 포지티브형의 포토레지스트를 사용하기로 한다. 제1 레지스트막(4)의 막 두께는 5000 내지 10000Å 정도로 할 수 있다.

(차광막 패터닝 공정)

차광막 패터닝 공정은, 제1 레지스트 패턴 형성 공정과, 차광막 에칭 공정과, 제1 레지스트 박리 공정을 갖는다.

(제1 레지스트 패턴 형성 공정)

제1 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 레지스트막(4)을 패터닝함으로써, 제1 레지스트 패턴(4a)을 형성한다. 이 공정에서는 상기 포토마스크 블랭크(1)에 대하여, 묘화 장치를 사용하여 원하는 패턴을 묘화(제1 묘화)한다. 묘화를 위한 에너지선으로는 전자 빔이나 레이저 빔 등이 사용되지만, 여기서는 레이저 빔(파장 410 내지 420nm)을 사용하기로 한다. 차광막이 갖는 반사 방지층 때문에, CD 정밀도가 높은 묘화를 행할 수 있다. 포토마스크 블랭크(1)에 대하여 묘화를 행한 후, 현상하면, 제1 레지스트 패턴(4a)이 형성된다.

(차광막 에칭 공정)

차광막 에칭 공정에서는, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 하여 차광막(3)을 에칭한다. 이에 의해, 제1 레지스트 패턴(4a)의 개구부에 노출되어 있는 차광막(3)이 에칭에 의해 제거된다. 차광막(3)의 에칭은 건식 에칭이어도 되고 습식 에칭이어도 된다. 상기 포토마스크 블랭크(1)에서는 Cr 또는 Cr 화합물을 포함하는 막으로 차광막(3)을 구성하고 있기 때문에, Cr용 에칭액을 사용한 습식 에칭을 적용할 수 있다. 이에 의해, 투명 기판(2) 상의 차광막(3)이 패터닝되어 차광막 패턴(3a)이 형성된다.

또한, 습식 에칭은, 막 단면에 약간의 사이드 에칭을 발생시키는 경우가 있지만, 도면에서는 그 점을 생략하고 있다. 이 약간의 사이드 에칭이 CD 정밀도에 미치는 영향을 고려할 필요가 있는 경우에는, 상기 묘화 장치를 사용하여 묘화할 때 미리 묘화 데이터에 데이터 가공을 실시해 두면 된다. 구체적으로는, 사이드 에칭에 의한 차광부의 치수의 감소분을 상쇄하도록, 제1 레지스트 패턴(4a)의 개구 치수를 작게 해 두면 된다.

(제1 레지스트 박리 공정)

제1 레지스트 박리 공정에서는, 도 2의 (d)에 도시하는 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(4a)을 박리한다. 이에 의해, 차광막 패턴(3a) 구비 투명 기판(2)이 얻어진다.

(반투광막 형성 공정)

이어서, 도 2의 (e)에 도시하는 바와 같이, 차광막 패턴(3a)을 포함하는 투명 기판(2) 상에 반투광막(5)을 형성한다. 반투광막(5)은, 투명 기판(2)의 전체면에 소정의 성막 방법에 의해 형성한다. 반투광막(5)의 성막 방법으로서는, 상기의 차광막(3)과 마찬가지로, 스퍼터링법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다. 여기서는 차광막(3)과 동일한 에칭제로 에칭 가능한 재료로 반투광막(5)을 형성하기로 한다. 구체적으로는, 상술한 차광막(3)과 마찬가지로, Cr 또는 Cr 화합물을 포함하는 막으로 반투광막(5)을 형성한다.

반투광막(5)의 광투과율은, 포토마스크(10)(도 6 참조)의 노광에 사용하는 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여, 바람직하게는 3 내지 60％이고, 보다 바람직하게는 10 내지 50％이다. 여기서 기술하는 광투과율은, 투명 기판(2)의 광투과율을 100％라고 하였을 때의 값이다. 또한, 노광광이란, i선, h선, g선을 포함하는 브로드 파장 광원에 의한 것, 또는 그 중 어느 것을 대표 파장으로서 선택적으로 사용한 것이다.

반투광막(5)은, i선 내지 g선의 파장 영역에 있어서의 광투과율의 편차가 0 내지 8％인 것이 바람직하다. 여기서 기술하는 반투광막(5)의 광투과율의 편차는, i선에 대한 투과율을 Ti(％), g선에 대한 투과율을 Tg(％)라고 하였을 때의, Ti와 Tg의 차의 절댓값이다.

반투광막(5)이 갖는 노광광의 위상 시프트량은, 바람직하게는 90도 이하이고, 보다 바람직하게는 5 내지 60도이다. 이 위상 시프트량도 상기 선택 파장에 대한 것으로 한다. 따라서, 이것을 충족하도록, 반투광막(5)의 막질 및 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 반투광막(5)의 막 두께는, 원하는 광투과율에 따라 변하지만, 대략 50 내지 500Å의 범위로 할 수 있다.

(제2 레지스트막 형성 공정)

이어서, 도 2의 (f)에 도시하는 바와 같이, 반투광막(5) 상에 제2 레지스트막(6)을 적층하여 형성한다. 제2 레지스트막(6)은, 상기 제1 레지스트막(4)과 마찬가지로, 포토레지스트를 도포함으로써 형성할 수 있다.

(제2 레지스트 패턴 형성 공정)

이어서, 도 2의 (g)에 도시하는 바와 같이, 제2 레지스트막(6)을 패터닝함으로써, 제2 레지스트 패턴(6a)을 형성한다. 이 공정에서는 포토마스크 블랭크(1)에 대하여, 상기 제1 묘화와 마찬가지로, 묘화 장치를 사용하여 원하는 패턴을 묘화(제2 묘화)한 후, 제2 레지스트막(6)을 현상함으로써, 제2 레지스트 패턴(6a)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(6a)은, 포토마스크의 투광부를 형성하기 위한 레지스트 패턴이다. 제2 레지스트 패턴(6a)은, 반투광부에 대응하는 영역 A와 차광부에 대응하는 영역 B를 덮는 한편, 투광부에 대응하는 영역 C에 개구를 갖는다.

또한, 제2 레지스트 패턴(6a)은, 차광부(B 영역)에 인접하는 투광부(C 영역)에 있어서는, 차광막(3)과 반투광막(5)을 연속적으로 에칭 제거하기 위한 레지스트 패턴이며, 반투광부(A 영역)에 인접하는 투광부(C 영역)에 있어서는, 반투광막(5)을 에칭 제거하기 위한 레지스트 패턴이다. 단, 전사용 패턴의 디자인에 따라서는, 제2 레지스트 패턴(6a)이 전자만, 또는 후자만인 경우도 있을 수 있다.

후술하는 투광부 형성 공정에서 반투광막(5)의 에칭, 또는 반투광막(5)과 차광막(3)의 에칭에 수반하는 약간의 사이드 에칭이 CD 정밀도에 영향을 미치는 경우에는, 미리 사이드 에칭의 치수만큼 작은 개구로 되도록, 제2 묘화용 묘화 데이터에 데이터 가공을 실시해 두는 것도 가능하다.

(투광부 형성 공정)

이어서, 도 3의 (h)에 도시하는 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(6a)을 마스크로 하여, 제2 레지스트 패턴(6a)의 개구부에 노출되어 있는 반투광막(5)을 에칭하고, 이에 의해 노출되는 차광막(3)이 있는 경우에는, 반투광막(5)의 에칭에 이어서 차광막(3)을 에칭한다. 이에 의해, 투광부에 대응하는 영역 C에서는, 반투광막(5), 또는 반투광막(5)과 차광막(3)이 부분적으로 제거된다. 그 결과, 영역 C에는, 투명 기판(2)의 표면이 노출됨으로써 투광부(11)(도 6 참조)가 형성된다.

여기서, 차광막(3)과 반투광막(5)을, Cr 또는 Cr 화합물을 포함하는 막으로 형성하는 경우에는, Cr용 에칭액을 사용한 습식 에칭을 적용할 수 있다. 또한, 차광막(3)과 반투광막(5)이 모두 동일한 에칭제로 에칭 가능한 재료로 형성되어 있는 경우, 반투광막(5)의 에칭 소요 시간 HT와 차광막(반사 방지층을 포함함)(3)의 에칭 소요 시간 OT의 비는, HT:OT가 1:3 내지 1:20인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, HT:OT가 1:5 내지 1:10이다. 또한, 차광막(반사 방지층을 포함함)(3)의 평균 에칭 레이트 OR과 반투광막(5)의 에칭 레이트 HR의 비는, OR:HR이 1.5:1 내지 1:5일 수 있으며, 1:1 내지 1:5인 것이 바람직하다.

(제2 레지스트 박리 공정)

이어서, 도 3의 (i)에 도시하는 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(6a)을 박리한다. 이 단계에서는, 차광부에 대응하는 영역 B 전체가, 차광막(3)과 반투광막(5)의 적층 구조로 되어 있다.

(반투광막 제거 공정)

반투광막 제거 공정은, 제3 레지스트막 형성 공정과, 제3 레지스트 패턴 형성 공정과, 반투광막 에칭 공정을 갖는다.

(제3 레지스트막 형성 공정)

제3 레지스트막 형성 공정에서는, 도 3의 (j)에 도시하는 바와 같이, 반투광막(5) 상에 제3 레지스트막(7)을 적층하여 형성한다. 제3 레지스트막(7)은, 상기 제1 레지스트막(4) 및 제2 레지스트막(6)과 마찬가지로, 포토레지스트를 도포함으로써 형성할 수 있다.

(제3 레지스트 패턴 형성 공정)

제3 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 3의 (k)에 도시하는 바와 같이, 제3 레지스트막(7)을 패터닝함으로써, 반투광부로 되는 영역(A 영역)에 제3 레지스트 패턴(7a)을 형성한다. 이 공정에서는 포토마스크 블랭크(1)에 대하여, 상기 제1 묘화 및 제2 묘화와 마찬가지로, 묘화 장치를 사용하여 원하는 패턴을 묘화(제3 묘화)한 후, 제3 레지스트막(7)을 현상함으로써, 제3 레지스트 패턴(7a)을 형성한다. 제3 레지스트 패턴(7a)은, 차광부에 대응하는 영역 B에 있어서, 차광막(3)을 덮고 있는 반투광막(5)을 제거하기 위한 레지스트 패턴이다. 제3 레지스트 패턴(7a)은, 반투광부에 대응하는 영역 A를 덮는 한편, 차광부에 대응하는 영역 B에 개구를 갖는다.

단, 제2 레지스트 패턴(6a)과 제3 레지스트 패턴(7a)의 사이에 얼라인먼트 어긋남이 발생하는 것을 고려하여, 제3 묘화에 적용하는 묘화 데이터에는, 소정의 마진을 부가하는 데이터 가공을 행할 필요가 있다. 구체적으로는, 상기 얼라인먼트 어긋남이 발생한 경우에도, 반투광부(A 영역)와 차광부(B 영역)의 경계에 있어서, 제3 레지스트 패턴(7a)의 에지 부분이 확실하게 반투광막(5)을 덮도록, 제3 레지스트 패턴(7a)의 치수를 다음과 같이 설정한다. 즉, 반투광부와 차광부가 인접하는 부분에 있어서, 제3 레지스트 패턴(7a)이, 차광부측(B 영역측)에, 소정 치수의 마진을 더한 치수를 갖도록 한다. 도 3의 (k)에서는 제3 레지스트 패턴(7a)에 있어서의 마진의 치수를 M1(㎛)로 나타내고 있다. 여기서 말하는 마진의 치수 M1은, 서로 인접하는 반투광부(A 영역)와 차광부(B 영역)의 배열 방향에 있어서의 폭의 치수이다.

마진의 치수 M1(㎛)은, 포토마스크의 제조 공정에서 발생할 수 있는 얼라인먼트 어긋남을 상정하면, 바람직하게는 0.2<M1이고, 보다 바람직하게는 0.5≤M1이다. 또한, 마진의 치수 M1(㎛)은, 얼라인먼트 어긋남만을 고려하는 것이라면, 반투광부(A 영역)와 인접하는 차광부(B 영역)에 있어서 마진의 폭과 동일한 방향, 즉 서로 인접하는 반투광부(A 영역)와 차광부(B 영역)의 배열 방향의 치수 S(㎛)보다 작으면 된다. 그러나, 마진의 치수 M1을 과대하게 설정하면, 차광부에 대응하는 B 영역의 대부분을 반투광막(5)이 덮어 버리게 되므로, 노광 시에 미광을 발생시킬 리스크가 증가한다. 따라서, 현실적으로는, 차광부(13)의 치수 S의 7할을 초과한 영역을 반투광막(5)으로 덮는 것은, 후술하는 반투광막 제거 공정에서 차광막(3) 상의 반투광막(5)을 제거하였을 때, 차광부에서 노출되는 차광막(3)의 면적이 지나치게 작아 반사 방지의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경향이 있다. 이 때문에, 반투광부와 인접하는 차광부의 치수 S(㎛)에 대하여, 마진의 치수 M1(㎛)은, 바람직하게는 M1≤0.7S로 하고, 보다 바람직하게는 M1≤0.5S, 더욱 바람직하게는 M1≤0.3S로 하여, 반사 방지층의 표면의 노출 비율을 소정 정도 확보하는 것이 바람직하다.

또한, 여기서 말하는 마진의 치수는, 차광부와 인접하는 반투광부의 하나의 에지에 대한 것이다. 따라서, 양측을 차광부 사이에 끼운 반투광부라면, 양쪽 사이드의 에지에 각각 상기 치수 M1로 마진을 설정하게 된다.

또한, 반투광부(A 영역)와 투광부(C 영역)가 인접하는 부분에 대해서는, 제3 레지스트 패턴(7a)으로 덮이기 때문에, 데이터 가공을 행할 필요는 없다.

(반투광막 에칭 공정)

반투광막 에칭 공정에서는, 도 3의 (l)에 도시하는 바와 같이, 제3 레지스트 패턴(7a)을 마스크로 하여, 제3 레지스트 패턴(7a)의 개구부에 노출되어 있는 반투광막(5)을 에칭한다. 이에 의해, 차광부에 대응하는 영역 B에 있어서, 차광막 패턴(3a) 상의 반투광막(5)이 에칭에 의해 제거된다. 또한, 반투광막(5)이 제거된 부분에서는 차광막(3)의 표면, 즉 반사 방지층의 표면이 노출된다.

상술한 바와 같이 반투광막(5)을 에칭하는 경우에는, 에칭에 의해 제거해야 할 반투광막(5) 밑에 차광막(3)이 존재하기 때문에, 에칭 종점의 검출이 중요하게 된다. 특히, 반투광막(5)과 차광막(3)이 동일한 에칭제로 에칭 가능한 재료로 형성되어 있는 경우에는, 반투광막(5)의 에칭이 과잉으로 행해짐으로써, 차광막(3)의 표층부에 존재하는 반사 방지층이 손상을 받을 리스크가 있기 때문에, 에칭 종점의 검출이 보다 중요하게 된다. 이것에 대해서는 후술한다.

(제3 레지스트 박리 공정)

이어서, 도 3의 (m)에 도시하는 바와 같이, 제3 레지스트 패턴(7a)을 박리한다.

이상의 공정에 의해, 도 6에 도시하는 포토마스크(10)가 완성된다. 이 포토마스크(10)에서는, 상기 반투광막 제거 공정에 있어서 차광막 패턴(3a) 상의 반투광막(5)을 제거함으로써, 차광막(3)의 표면(반사 방지층의 표면)의 노출 면적이 증가한다. 이 때문에, 포토마스크(10)를 사용한 노광 공정에 있어서, 미광의 발생 리스크를 저감할 수 있다.

<제2 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 방법>

본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 방법은, 이하와 같다.

투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부, 반투광부 및 차광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는, 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝하여 차광막 패턴을 형성하는, 차광막 패터닝 공정과,

상기 차광막 패턴을 포함하는 상기 투명 기판 상에 반투광막을 형성하는, 반투광막 형성 공정과,

상기 반투광막을 패터닝함으로써, 상기 투광부를 형성함과 함께, 상기 차광막 패턴 상의 상기 반투광막을 제거하는, 투광부 형성 공정을 갖고,

상기 투광부 형성 공정에 있어서는, 상기 반투광부로 되는 영역에 레지스트 패턴을 형성하고,

상기 레지스트 패턴은, 상기 반투광부와 상기 차광부가 인접하는 부분에 있어서, 상기 차광부측에, 소정 치수의 마진을 더한 치수를 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.

도 4 및 도 5는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 측단면도이다.

또한, 이 제2 실시 형태에 있어서는, 상기 제1 실시 형태와 서로 대응하는 부분에 동일한 부호를 붙여 설명한다.

(포토마스크 블랭크 준비 공정)

우선, 도 4의 (a)에 도시하는 포토마스크 블랭크(1)를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크(1)는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 투명 기판(2) 상에 차광막(3)을 형성하고, 또한 차광막(3) 상에 제1 레지스트막(4)을 적층하여 형성한 것이다.

(차광막 패터닝 공정)

차광막 패터닝 공정은, 제1 레지스트 패턴 형성 공정과, 차광막 에칭 공정과, 제1 레지스트 박리 공정을 갖는다.

(제1 레지스트 패턴 형성 공정)

제1 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 레지스트막(4)을 패터닝함으로써, 제1 레지스트 패턴(4a)을 형성한다. 이 공정에서는 상기 포토마스크 블랭크(1)에 대하여, 묘화 장치를 사용하여 원하는 패턴을 묘화(제1 묘화)한다. 차광막(3)이 갖는 반사 방지층에 의해, CD 정밀도가 높은 묘화를 행할 수 있다. 제1 레지스트 패턴(4a)은, 차광부에 대응하는 영역 B를 덮도록 차광막(3) 상에 형성된다.

(차광막 에칭 공정)

차광막 에칭 공정에서는, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 하여 차광막(3)을 에칭함으로써, 차광막 패턴(3a)을 형성한다. 이에 의해, 투명 기판(2) 상의 차광막(3)이 패터닝되어 차광막 패턴(3a)이 형성된다. 이 공정에서는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 습식 에칭이 사용된다. 또한, 필요에 따라, 미리 사이드 에칭분을 예상하여 묘화 데이터에 데이터 가공을 실시하고, 차광부의 치수를 보상할 수 있다는 점도, 제1 실시 형태의 제조 방법과 마찬가지이다.

또한, 제2 실시 형태에 있어서는, 차광막(3)에 대한 에칭은 본 공정뿐이므로, 여기서 차광부의 위치와 치수가 획정된다.

(제1 레지스트 박리 공정)

제1 레지스트 박리 공정에서는, 도 4의 (d)에 도시하는 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(4a)을 박리한다. 이에 의해, 차광막 패턴(3a) 구비 투명 기판(2)이 얻어진다.

(반투광막 형성 공정)

이어서, 도 4의 (e)에 도시하는 바와 같이, 차광막 패턴(3a)을 포함하는 투명 기판(2) 상에 반투광막(5)을 형성한다. 반투광막(5)은, 투명 기판(2)의 전체면에 소정의 성막 방법에 의해 형성한다. 반투광막(5)의 성막 방법으로서는, 상기의 차광막(3)과 마찬가지로, 스퍼터링법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다. 반투광막(5)의 재료, 특성 등에 대해서는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

(투광부 형성 공정)

투광부 형성 공정은, 제2 레지스트막 형성 공정과, 제2 레지스트 패턴 형성 공정과, 반투광막 에칭 공정을 갖는다.

(제2 레지스트막 형성 공정)

제2 레지스트막 형성 공정에서는, 도 5의 (f)에 도시하는 바와 같이, 반투광막(5) 상에 제2 레지스트막(6)을 적층하여 형성한다. 제2 레지스트막(6)은, 상기 제1 레지스트막(4)과 마찬가지로, 포토레지스트를 도포함으로써 형성할 수 있다.

(제2 레지스트 패턴 형성 공정)

제2 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 5의 (g)에 도시하는 바와 같이, 제2 레지스트막(6)을 패터닝함으로써, 반투광부로 되는 영역(A 영역)에 제2 레지스트 패턴(6a)을 형성한다. 이 공정에서는 포토마스크 블랭크(1)에 대하여, 상기 제1 묘화와 마찬가지로, 묘화 장치를 사용하여 원하는 패턴을 묘화(제2 묘화)한 후, 제2 레지스트막(6)을 현상함으로써, 제2 레지스트 패턴(6a)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(6a)은, 반투광부에 대응하는 영역 A를 덮음과 함께, 투광부에 대응하는 영역 C에 개구를 갖고, 또한 차광부에 대응하는 영역 B에서 차광막(3) 상의 반투광막(5)을 제거할 목적으로 개구를 갖는다.

단, 제1 레지스트 패턴(3a)과 제2 레지스트 패턴(6a)의 사이에 얼라인먼트 어긋남이 발생할 것을 고려하여, 제2 묘화에 적용하는 묘화 데이터에는, 소정의 마진을 부가하는 데이터 가공을 행할 필요가 있다. 구체적으로는, 상기 얼라인먼트 어긋남이 발생한 경우에도, 반투광부(A 영역)와 차광부(B 영역)의 경계에 있어서, 제2 레지스트 패턴(6a)의 에지 부분이 확실하게 반투광막(5)을 덮도록, 제2 레지스트 패턴(6a)의 치수를 다음과 같이 설정한다. 즉, 반투광부와 차광부의 경계에 있어서, 제2 레지스트 패턴(6a)이, 차광부측(B 영역측)에, 소정 치수의 마진을 더한 치수를 갖도록 한다. 도 5의 (g)에서는 제2 레지스트 패턴(6a)에 있어서의 마진의 치수를 M1(㎛)로 나타내고 있다. 마진의 치수 M1에 대해서는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 설정할 수 있다.

한편, 반투광부와 투광부의 인접하는 부분에 있어서는, 얼라인먼트 어긋남에 의한 마진을 고려할 필요는 없으며, 저스트 사이즈의 개구를 투광부에 대응하는 영역에 형성하면 된다. 단, 반투광막(5)의 에칭에 수반하는 약간의 사이드 에칭이 CD 정밀도에 영향을 미치는 경우에는, 미리 사이드 에칭의 치수만큼 작은 개구로 되도록, 묘화 데이터에 데이터 가공을 실시해 두는 것도 가능하다.

(반투광막 에칭 공정)

반투광막 에칭 공정에서는, 도 5의 (h)에 도시하는 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(6a)을 마스크로 하여, 제2 레지스트 패턴(6a)의 개구부에 노출되어 있는 반투광막(5)을 에칭한다. 이에 의해, 영역 C에는, 투명 기판(2)의 표면이 노출됨으로써 투광부(11)(도 6 참조)가 형성된다. 또한, 차광부에 대응하는 영역 B에서는, 차광막 패턴(3a) 상의 반투광막(5)이 에칭에 의해 제거된다.

(제2 레지스트 박리 공정)

이어서, 도 5의 (i)에 도시하는 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(6a)을 박리한다.

이상의 공정에 의해, 도 6에 도시하는 포토마스크(10)가 완성된다. 이 포토마스크(10)에서는, 상기 투광부 형성 공정에 있어서 차광막 패턴(3a) 상의 반투광막(5)을 제거함으로써, 차광막(3)의 표면(반사 방지층의 표면)의 노출 면적이 증가한다. 이 때문에, 포토마스크(10)를 사용한 노광 공정에 있어서, 미광의 발생 리스크를 저감할 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태에 관한 제조 방법을 적용하여 포토마스크(10)를 제조하면, 투광부, 반투광부 및 차광부를 포함하는 전사용 패턴을 갖고, 또한 차광부상의 반투광막을 제거하는 공정을 가짐에도 불구하고, 묘화의 횟수(즉 리소그래피 공정의 횟수)를 2회만으로 할 수 있어, 매우 효율적이다. 또한, 이 제조 방법을 채용하면, 패턴의 디자인에 구애되지 않고, 제1 레지스트 패턴 형성 공정에 있어서, 차광부의 위치와 치수가 실질적으로 획정된다. 이 때문에, 그 후의 공정에서 발생하는 얼라인먼트 어긋남의 리스크가 있어도, 차광부의 치수 등은 그 영향을 받는 일이 없다. 따라서, 차광부의 면적이, 최종적으로 얻으려고 하는 디바이스의 동작 성능에 영향을 미치는 경우에는, 이 제조 방법을 채용하는 것이 유리하다.

또한, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 제조 방법에서는, 제2 레지스트 패턴(6a)을 마스크로 사용한 에칭이, 반투광막(5)만을 대상으로 행해진다. 이 때문에, 반투광막(5)에 이어서 차광막(3)을 에칭하는 경우에 비하여, 에칭 시간이 짧아진다. 따라서, 에칭 중에 사이드 에칭이 진행되기 어려워지고, 차광부의 치수 정밀도를 높게 유지할 수 있다. 즉, 이 제조 방법에서는, 어느 에칭 공정도 단일의 막을 에칭하고 있으며, 2개 이상의 막에 의한 적층을, 연속적으로 에칭 제거하는 공정이 없다. 이 때문에, 에칭 소요 시간을 정교하고 치밀하게 제어할 수 있어, 오버 에칭에 의한 CD의 변동이 발생하지 않는다.

<실시 형태에 관한 포토마스크의 구성>

도 6은, 본 발명의 실시 형태에 관한 포토마스크의 구성을 도시하는 것이며, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 X-X 단면도이다.

도시한 포토마스크(10)는, 투광부(11), 반투광부(12) 및 차광부(13)를 구비한 전사용 패턴을 갖는다. 이 포토마스크(10)는, 상기 제1 실시 형태에 관한 제조 방법, 또는 상기 제2 실시 형태에 관한 제조 방법 중 어느 것에 의해 제조해도 된다. 투광부(11), 반투광부(12) 및 차광부(13)는, 투명 기판(2) 상에 형성된 차광막(3) 및 반투광막(5)이 각각 패터닝됨으로써 형성된 것이다. 투광부(11)는, 투명 기판(2)의 표면이 노출된 부분이다. 반투광부(12)는, 투명 기판(2) 상에 반투광막(5)이 형성된 부분이다. 이 반투광부(12)에는 차광막(3)은 형성되어 있지 않다. 차광부(13)는, 투명 기판(2) 상에 차광막(3)이 형성됨과 함께, 반투광부(12)와 인접하는 에지를 따라, 차광막(3) 상에 반투광막(5)이 적층된 마진부(14)를 갖는 부분이다. 즉, 마진부(14) 이외의 차광부(13)에서는, 반투광막(5)이 제거되어, 차광막(3)이 노출되어 있다.

상기 마진부(14)의 폭 M1(㎛)은, 상기 제조 공정에서 발생할 수 있는 얼라인먼트 어긋남을 상정하면, 바람직하게는 0.2<M1이고, 보다 바람직하게는 0.5≤M1이다. 또한, 마진부(14)의 폭 M1(㎛)은, 얼라인먼트 어긋남만을 고려하는 것이라면, 반투광부(12)와 인접하는 차광부(13)의 치수 S(㎛)보다 작으면 된다. 또한, 이 치수 S는, 반투광부(12)와 차광부(13)의 배열 방향에 있어서의 치수이다. 그러나, 마진부(14)가 과대한 폭을 가지면, 차광부(13)의 대부분을 반투광막(5)으로 덮어 버리게 되므로, 노광 시에 미광을 발생시킬 리스크가 증가한다. 즉, 현실적으로는, 상술한 차광부(13)의 치수 S(㎛)의 7할을 초과한 영역을 반투광막(5)으로 덮는 것은, 반투광막 제거 공정에서 차광막(3) 상의 반투광막(5)을 제거하였을 때, 차광부(13)에서 노출되는 차광막(3)의 치수(면적)가 지나치게 작아 반사 방지의 효과가 충분히 얻어지지 않는 경향이 있다. 이 때문에, 반투광부(12)와 인접하는 차광부(13)의 치수 S(㎛)에 대하여, 마진부(14)의 폭 M1(㎛)은, 바람직하게는 M1≤0.7S로 하고, 보다 바람직하게는 M1≤0.5S, 더욱 바람직하게는, M1≤0.3S로 하여, 반사 방지층의 표면의 노출 비율을 소정 정도 확보하는 것이 바람직하다.

또한, 여기서 말하는 마진부(14)의 폭 M1은, 차광부(13)와 인접하는 반투광부(12)의 하나의 에지에 대한 것이다. 따라서, 양측을 차광부(13) 사이에 끼운 반투광부(12)라면, 양쪽 사이드의 에지에 각각 상기 폭 M1로 마진부(14)를 갖게 된다.

반투광부(12)의 광투과율은, 포토마스크(10)의 노광에 사용하는 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여, 바람직하게는 3 내지 60％로 할 수 있다. 노광광으로서는, i선, h선, g선을 포함하는 브로드 파장 광원에 의한 것, 또는 그 중 어느 것을 대표 파장으로서 선택적으로 사용한 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 포토마스크(10)를 다계조 포토마스크로서 사용하는 경우, 반투광부(12)의 노광광 대표 파장에 대한 투과율은, 보다 바람직하게는 10 내지 50％이다. 여기서 기술하는 광투과율은, 투명 기판(2)의 광투과율을 100％라고 하였을 때의 값이다.

반투광부(12)는, i선 내지 g선의 파장 영역에 있어서의 광투과율의 편차가 0 내지 8％인 것이 바람직하다. 여기서 기술하는 반투광부(12)의 광투과율의 편차는, i선에 대한 투과율을 Ti, g선에 대한 투과율을 Tg라고 하였을 때의, Ti와 Tg의 차의 절댓값이다.

반투광부(12)가 갖는 노광광의 위상 시프트량은, 바람직하게는 90도 이하이고, 보다 바람직하게는 5 내지 60도이다. 이 위상 시프트량도 상기 선택 파장에 대한 것으로 한다. 따라서, 이것을 충족하도록, 반투광막(5)의 막질 및 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 반투광막(5)의 막 두께는, 원하는 광투과율에 따라 변하지만, 대략 50 내지 500Å의 범위로 할 수 있다.

본 발명에 관한 포토마스크는, 위상 시프트 마스크로서 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 반투광부(12)가 갖는 노광광의 위상 시프트량을 150 내지 210도 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 반투광부(12)는 노광광의 위상을 반전하기 때문에, 광의 간섭을 이용한 해상성의 향상이나 초점 심도의 증대에 기여할 수 있다. 또한, 이 경우의 반투광부(12)의 대표 파장에 대한 투과율은, 바람직하게는 3 내지 30％, 보다 바람직하게는 5 내지 20％로 할 수 있다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 반투광막(5)의 재료에 관해서는, 예를 들어 Cr, Ta, Zr, Si, Mo 등을 함유하는 막으로 할 수 있으며, 이들의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화질화탄화물 등)로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. 특히, Cr의 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.

반투광막(5)의 그 밖의 재료로서는, Si의 화합물(SiON 등), 또는 전이 금속 실리사이드(MoSi 등)나, 그의 화합물을 사용할 수 있다. 전이 금속 실리사이드의 화합물로서는, 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 MoSi의 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등이 예시된다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 차광부(13)는, 투명 기판(2) 상에, 차광막(3)이 형성됨과 함께, 반투광부(12)와 인접하는 에지를 따라, 차광막(3) 상에 반투광막(5)이 적층되는 마진부(14)를 갖는다. 그리고, 마진부(14) 이외의 차광부(13)에서는, 차광막(3)의 표면, 즉 그의 표층부에 형성되어 있는 반사 방지층이 노출되어 있다. 이것은, 마진부(14) 이외의 차광부(13)에 있어서는, 차광막(3)의 표면에 존재하는 반투광막(5)이 실질적으로 제거되어 있기 때문이다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 차광막(반사 방지층을 포함함)(3)과 반투광막(5)은 동일한 에칭제로 에칭 가능하다. 그 경우, 차광막(3) 상의 반투광막(5)을 에칭할 때의 에칭 종료 시간이 기판면 내에서 변동되며, 이 면 내 변동에 기인하여 차광막(3)의 에칭이 과잉으로 되어, 반사 방지층의 표층측이 약간 손상을 받는 경우가 생길 수 있다. 이와 같이, 차광막(3)의 표면에 약간의 에칭이 발생하고, 반사 방지층의 표면에 일부 손상이 발생하는 경우라도, 차광막(3)의 표면에서는, 노광광의 대표 파장에 대한 광반사율이 30％ 미만인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 노광광의 모든 파장에 대하여, 차광막(3) 표면의 반사율이 30％ 미만이다. 이러한 경우에 있어서도, 본 발명의 작용 효과가 얻어진다.

한편, 상술한 바와 같은 과잉의 에칭을 억제하기 위해서는, 차광막(3) 표층부의 반사 방지층의 에칭 레이트가 반투광막(5)에 비하여 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 반사 방지층의 에칭 레이트를 RR, 반투광막(5)의 에칭 레이트를 HR이라고 할 때, RR<HR인 것이 바람직하다. 바람직하게는 1.5RR<HR이다.

차광막(3)의 재료에 관해서는, 예를 들어 Cr, Ta, Zr, Si, Mo 등을 함유하는 막으로 할 수 있으며, 이들의 단체 또는 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화질화탄화물 등)로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. 특히, Cr 또는 Cr의 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.

차광막(3)의 다른 재료로서는, 전이 금속 실리사이드(MoSi 등)나, 그의 화합물을 사용할 수 있다. 전이 금속 실리사이드의 화합물로서는, 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 MoSi의 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등이 예시된다.

차광막(3)은, 그의 표면측(투명 기판(2)과 반대측)에 반사 방지층을 갖는 것이 바람직하다. 그 경우, 예를 들어 반사 방지층을 포함하는 차광막(3) 전체의 두께를 1000 내지 2000Å로 하고, 보다 바람직하게는 1100 내지 1800Å로 하면, 반사 방지층은, 차광막(3)의 표층 부분의 100 내지 500Å, 보다 바람직하게는 200 내지 400Å을 차지하는 것으로 할 수 있다. 반사 방지층은, 차광막(3) 성분의 일부(예를 들어, 산소, 질소, 탄소 등의 첨가 성분)를 표층 부분에서 변화시키는 것 등에 의해 형성할 수 있다.

또한, 차광막(3)과 반투광막(5)은, 서로의 에칭제에 대하여 내성을 갖는(즉 에칭 선택성이 있는) 재료로 형성해도 되지만, 반드시 그렇게 제약하는 것은 아니다. 즉, 차광막(3)과 반투광막(5)을 동일한 에칭제에 의해 에칭 가능한 재료를 사용하여 형성할 수 있다는 점은, 본 발명의 이점이다. 이 경우, 차광막(3)과 반투광막(5)이 모두 동일한 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 「동일한 재료를 함유하는」이란, 동일한 금속을 함유하거나, 또는 모두 Si를 함유하는 경우 등이다. 예를 들어, 차광막(3)과 반투광막(5)이 모두 Cr을 함유하는 막이거나, 또는 모두 동일한 금속 M을 포함하는 금속 실리사이드 MXSiY(X, Y는 정수) 또는 그의 화합물인 경우 등이다. 바람직한 예로서, 차광막(반사 방지층을 포함함)(3)과 반투광막(5)이 모두 Cr을 포함하는 화합물인 경우를 들 수 있다.

차광막(3)과 반투광막(5)이 동일한 에칭제에 의해 에칭 가능한 경우, 동일한 에칭제에 대한 에칭 소요 시간은, 차광막(3)과 반투광막(5)에서 서로 다른 것이 바람직하다. 구체적으로는, 차광막(3)의 에칭 소요 시간에 비하여 반투광막(5)의 에칭 소요 시간이 짧은 것이 바람직하다. 이 점은, 특히 제2 실시 형태의 제조 방법을 적용하는 경우에 유리하다. 또한, 전술한 바와 같이, 반투광막(5)의 에칭 소요 시간 HT와 차광막(반사 방지층을 포함함)(3)의 에칭 소요 시간 OT의 비는, HT:OT가 1:3 내지 1:20인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, HT:OT가 1:5 내지 1:10이다.

에칭 소요 시간이란, 에칭의 대상으로 되는 막의 에칭을 개시하고 나서, 그 막이 소실될 때까지 요하는 시간을 말한다. 에칭 소요 시간은, 에칭 레이트 및 막 두께에 따라 조정할 수 있다. 예를 들어, 반투광막(5)의 막 두께에 비하여 차광막(3)의 막 두께가 큰 경우에는, 반투광막(5)의 에칭 소요 시간이 상대적으로 짧아진다. 에칭 레이트란, 에칭제에 의해 에칭이 진행될 때의, 단위 시간당 에칭량을 말한다. 에칭 레이트는, 각각의 막을 구성하는 소재의 조성이나 막질에 따라 결정된다.

본 실시 형태에서는 습식 에칭을 채용하고 있기 때문에, 에칭제에 상당하는 것이 에칭액으로 된다. 그 경우, 동일한 에칭액에 대하여, 차광막(3)과 반투광막(5)의 에칭 레이트는 동일해도 되고, 상이해도 된다. 예를 들어, 차광막(3)과 반투광막(5)이 모두 공통의 금속을 함유하고 있어도, 그 밖의 성분(예를 들어, 산소, 질소, 탄소 등)이 상이함으로써, 공통의 에칭액에 대한 에칭 레이트에 차가 발생하는 경우가 있다. 차광막(반사 방지층을 포함함)(3)의 평균 에칭 레이트 OR과 반투광막(5)의 에칭 레이트 HR의 비는, OR:HR이 1.5:1 내지 1:5일 수 있으며, 1:1 내지 1:5인 것이 바람직하다. 반투광막(5)의 에칭 레이트 HR은, 차광막(반사 방지층을 포함함)(3)의 평균 에칭 레이트 OR 이상인 것이 보다 바람직하다. 그 경우에는, 상술한 에칭 소요 시간의 비(HT:OT)를 조정하기 쉬워진다. 차광막(3)의 평균 에칭 레이트란, 반사 방지층을 포함하는 차광막(3)으로서의 평균 에칭 레이트이다.

차광막(3)은 노광광에 대하여 확실한 차광성을 갖는 것이며, 그의 막 두께는 반투광막(5)의 막 두께보다 큰 것이 바람직하다. 구체적으로는, 반투광막(5)의 막 두께 HA와 차광막(3)의 막 두께 OA의 비는, HA:OA가 1:2.5 내지 1:20, 보다 바람직하게는 1:10 내지 1:20으로 하는 것이 바람직하다. 이 범위에서, 반투광막(5)의 투과율을 원하는 값으로 조정할 수 있다.

또한, 차광막(3)과 반투광막(5)을 적층한 상태에서의 OD(광학 농도)는, 2.5 내지 7.5, 바람직하게는 3.0 내지 5이다. 차광막(3) 단막의 OD는, 바람직하게는 3.0 내지 5이다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 노광광의 대표 파장에 대한 차광부(마진부(14)를 제외함)(13)의 반사율은, 바람직하게는 30％ 미만, 보다 바람직하게는 25％ 이하이다. 더욱 바람직하게는, 노광광의 대표 파장(예를 들어 i선)에 대한 차광부(13)의 반사율은 20％ 이하, 또는 i선, h선, g선 모두에 대하여 25％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 포토마스크의 제조 공정에 있어서 사용하는 묘화광(파장 410 내지 420nm)에 대한 차광부(13)의 반사율에 대해서도, 바람직하게는 30％ 미만, 보다 바람직하게는 25％ 이하이다.

또한, 본 발명의 효과는, 차광막(3)과 반투광막(5)을 적층한 상태에서의, 노광광에 대한 광반사율이 35％ 이상일 때 현저하며, 40％ 이상일 때에는 더 현저하다.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 차광부(13)는, 반투광부(12)와 인접하는 에지를 따라, 차광막(3) 상에 반투광막(5)이 적층된 마진부(14)를 갖는다. 마진부(14)의 폭을 M1(㎛)이라고 할 때, 0.2<M1인 것이 바람직하다. 또한, 반투광부(12)와 인접하는 차광부(13)의 치수가 S(㎛)일 때, 마진부(14)의 폭 M1은, 바람직하게는 0.2<M1≤0.7S로 하고, 보다 바람직하게는 0.2<M1≤0.5S, 더욱 바람직하게는 0.2<M1≤0.3S로 하여, 반사 방지층의 표면의 노출 비율을 소정 정도 확보하는 것이 바람직하다.

차광부(13)에 있어서, 마진부(14) 이외의 영역은, 반투광막(5)이 실질적으로 제거되어 있다.

또한, 본 발명의 포토마스크는, 특별히 용도의 제한은 없다. 또한, 본 발명의 포토마스크는, 이 포토마스크를 사용하여 최종적으로 얻으려고 하는 전자 디바이스의 제조 과정에서, 복수회의 에칭 프로세스가 가능하게 되는, 소위 다계조 포토마스크여도 되고, 또한 해상도나 초점 심도를 유리하게 하는, 위상 시프트 마스크(하프톤형 위상 시프트 마스크 등)여도 된다.

또한, 본 발명은, 상기 제1 실시 형태 또는 제2 실시 형태의 제조 방법에 의한 포토마스크, 또는 상기 구성의 포토마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용하여 포토마스크의 전사용 패턴을 노광함으로써, 피전사체 상에 전사용 패턴을 전사하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법으로서 실현해도 된다. 그 경우, LCD(Liquid Crystal Display) 혹은 FPD(Flat Panel Display)로서 알려진 표시 장치의 패널 기판 등을 피전사체로 하는 것이 적합하다.

본 발명의 포토마스크는, LCD용 혹은 FPD용으로서 알려진 노광 장치를 사용한 노광에 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 종류의 노광 장치로서는, 예를 들어 i선, h선, g선을 포함하는 광원을 구비하고, 개구수(NA)가 0.08 내지 0.15, 코히런트 팩터(σ)가 0.7 내지 0.9 정도인 등배 광학계를 갖는, 프로젝션 노광 장치가 사용된다. 물론, 본 발명의 포토마스크(다계조 포토마스크)는, 프록시미티 노광용 포토마스크로서도 사용 가능하다.

본 발명의 포토마스크는, 특히 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치의 제조용으로서 적합하다. 또한, 본 발명의 포토마스크는, 이들 표시 장치의 여러 가지 부위(콘택트 홀, 박막 트랜지스터의 S(Source)/D(Drain) 레이어, 컬러 필터의 포토스페이서용 레이어 등)의 형성에 사용 가능하다. 또한, 본 발명의 포토마스크는, 특히 차광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는 전사용 패턴을 갖는 것, 혹은 반투광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는 전사용 패턴을 갖는 것에 적합하게 적용 가능하다. 본 발명의 포토마스크는, 또한 차광부에 인접하여 둘러싸이는 반투광부를 갖는 전사용 패턴을 갖는 것에도 적합하게 적용 가능하다. 예를 들어, 패턴이 갖는 CD로서, 0.5 내지 5㎛의 부분을 포함하는 것이 예시된다.

또한, 본 발명의 포토마스크는, 본 발명의 작용 효과를 발휘하는 범위에서, 차광막(3)이나 반투광막(5) 외에, 광학막 또는 기능막에 의한 막이나 막 패턴을 갖는 것이어도 된다. 예를 들어, 투명 기판(2)의 표면(전사용 패턴면)측 또는 이면측에, 광학 필터막, 도전막, 절연막, 에칭성을 보강하는 막 등을 배치해도 된다.

1: 포토마스크 블랭크
2: 투명 기판
3: 차광막
4: 제1 레지스트막
5: 반투광막
6: 제2 레지스트막
7: 제3 레지스트막
10: 포토마스크
11: 투광부
12: 반투광부
13: 차광부
14: 마진부

Claims (20)

1. 투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부, 반투광부 및 차광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는, 포토마스크의 제조 방법으로서,
   상기 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝하여, 차광막 패턴을 형성하는, 차광막 패터닝 공정과,
   상기 차광막 패턴을 포함하는 상기 투명 기판 상에 반투광막을 형성하는, 반투광막 형성 공정과,
   상기 반투광막, 또는 상기 반투광막과 상기 차광막을 부분적으로 제거하여, 상기 투광부를 형성하는, 투광부 형성 공정과,
   상기 차광막 패턴 상의 상기 반투광막을 제거하는, 반투광막 제거 공정
   을 갖고,
   상기 차광막은, 표면측에 반사 방지층을 갖고,
   상기 반투광막 제거 공정에 있어서는, 상기 반투광부로 되는 영역에 레지스트 패턴을 형성하고,
   상기 레지스트 패턴은, 상기 반투광부와 상기 차광부가 인접하는 부분에 있어서, 상기 차광부측에, 소정 치수의 마진을 더한 치수를 갖고, 또한,
   상기 마진의 치수를 M1(㎛)로 하고, 상기 반투광부와 인접하는 상기 차광부의 치수가 S(㎛)일 때, M1≤0.5S을 충족하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
2. 투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부, 반투광부 및 차광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는, 포토마스크의 제조 방법으로서,
   상기 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝하여, 차광막 패턴을 형성하는, 차광막 패터닝 공정과,
   상기 차광막 패턴을 포함하는 상기 투명 기판 상에 반투광막을 형성하는, 반투광막 형성 공정과,
   상기 반투광막을 패터닝함으로써, 상기 투광부를 형성함과 함께, 상기 차광막 패턴 상의 상기 반투광막을 제거하는, 투광부 형성 공정
   을 갖고,
   상기 차광막은, 표면측에 반사 방지층을 갖고,
   상기 투광부 형성 공정에 있어서는, 상기 반투광부로 되는 영역에 레지스트 패턴을 형성하고,
   상기 레지스트 패턴은, 상기 반투광부와 상기 차광부가 인접하는 부분에 있어서, 상기 차광부측에, 소정 치수의 마진을 더한 치수를 갖고, 또한,
   상기 마진의 치수를 M1(㎛)로 하고, 상기 반투광부와 인접하는 상기 차광부의 치수가 S(㎛)일 때, M1≤0.5S을 충족하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 투광부 형성 공정은, 상기 반투광막만을 패터닝하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 마진의 치수를 M1(㎛)이라고 할 때, 0.2<M1인 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 마진의 치수를 M1(㎛)로 하고, 상기 반투광부와 인접하는 상기 차광부의 치수가 S(㎛)일 때, 0.2<M1≤0.3S인 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 차광막은, 표면측에 반사 방지층을 갖고, 상기 차광막의, 노광광의 대표 파장에 대한 광반사율이 30％ 미만인 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 차광막과 상기 반투광막을 적층하였을 때의, 노광광의 대표 파장에 대한 광반사율이 35％ 이상인 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 에칭제로 에칭가능하고, 또한 상기 반투광막의 에칭 소요 시간 HT와 상기 차광막의 에칭 소요 시간 OT의 비는, HT:OT가 1:3 내지 1:20인 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 에칭제로 에칭가능하고, 또한 상기 차광막의 평균 에칭 레이트 OR과 상기 반투광막의 에칭 레이트 HR의 비는, OR:HR이 1.5:1 내지 1:5인, 포토마스크의 제조 방법.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반투광막은, 노광광의 대표 파장에 대하여, 3 내지 60％의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에 상기 차광막이 형성됨과 함께, 상기 마진 이외의 상기 차광부의 영역에는, 상기 반투광막이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
12. 투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부, 반투광부 및 차광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는, 포토마스크로서,
    상기 차광막은, 표면측에 반사 방지층을 갖고,
    상기 투광부는, 상기 투명 기판의 표면이 노출되어 이루어지고,
    상기 반투광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막이 형성되어 이루어지고,
    상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 차광막이 형성됨과 함께, 상기 반투광부와 인접하는 에지를 따라, 상기 차광막 상에 상기 반투광막이 적층되는 마진부를 갖고,
    상기 마진부의 치수를 M1(㎛)로 하고, 상기 반투광부와 인접하는 상기 차광부의 치수가 S(㎛)일 때, M1≤0.5S을 충족하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
13. 제12항에 있어서,
    상기 마진부의 치수를 M1(㎛)이라고 할 때, 0.2<M1인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 마진부의 치수를 M1(㎛)로 하고, 상기 반투광부와 인접하는 상기 차광부의 치수가 S(㎛)일 때, 0.2<M1≤0.3S인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 차광부에 있어서, 상기 마진부 이외의 영역은, 노광광의 대표 파장에 대한 광반사율이 30％ 미만인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
16. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 차광막과 상기 반투광막은 동일한 에칭제로 에칭가능한, 포토마스크.
17. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 차광부에는, 상기 투명 기판 상에 상기 차광막이 형성됨과 함께, 상기 마진부 이외의 상기 차광부의 영역에는, 상기 반투광막이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
18. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    표시 장치 제조용의 포토마스크인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
19. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 준비하는 공정과,
    노광 장치를 사용하여 상기 포토마스크의 전사용 패턴을 노광함으로써, 피전사체 상에 상기 전사용 패턴을 전사하는 공정
    을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
20. 제12항 또는 제13항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,
    노광 장치를 사용하여 상기 포토마스크의 전사용 패턴을 노광함으로써, 피전사체 상에 상기 전사용 패턴을 전사하는 공정
    을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.

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